JPH01238623A - 光スイッチ・変調器 - Google Patents
光スイッチ・変調器Info
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- JPH01238623A JPH01238623A JP6646088A JP6646088A JPH01238623A JP H01238623 A JPH01238623 A JP H01238623A JP 6646088 A JP6646088 A JP 6646088A JP 6646088 A JP6646088 A JP 6646088A JP H01238623 A JPH01238623 A JP H01238623A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は方向性結合器を用いた導波型の光スイッチ・変
調器に関するものである。
調器に関するものである。
基板に形成された互いに近接した２本の光導波路で構成
した光方向性結合器からなる導波型光スイッチ・変調器
は光交換機及び光通信ネークワークにおける伝送路切替
器、外部変調器などへの応用がある。この光方向性結合
器からなる導波型光スイッチ・変調器において、光路を
スイッチまたは光を変調するための制御信号が印加され
る制御電極（今後電極と呼ぶ）は、通常光方向性結合器
を構成する光導波路上に設置される。電極材料は金属及
び導電性のある透明材料を用いる。電極材料として金属
を用いるもの（以後金属電極と呼ぶ）は、光スイッチ・
変調器を電界成分が基板に垂直な偏光モード（ＴＭモー
ド）で動作させる場合、金属による光の吸収を防ぐため
に、光導波路と金属電極の間に基板より屈折率が低く、
かつ光の吸収が少ない光学的なバッファ１１ｉ１を施す
。このバッフ７層は５ｉＯｚ、 Ｓｉｓ Ｎ４．５ｉＯ
Ｎｘ、 Ａｂｏｓなどが用いらえる。一方、導電性がお
る透明材料を用いた電極（以後透明電極と呼ぶ）はその
屈折率が低ければ、前記バッファ層は必要とせず電極を
光導波路上に直接形成することができる。透明材料には
ＩＴＯがある、 金属電極及び透明電極はその動作中、湿気、ホコリ、温
度変化などの外部環境の影響により電極自体の破壊や劣
化などが生じ、光スイッチ・変調器の動作不良が発生す
るため電極を外部環境から保護するために電極を覆うパ
ッシベーション膜を施す場合がある。これらの電極の構
造を第３図及び第４図を参照して説明する。
した光方向性結合器からなる導波型光スイッチ・変調器
は光交換機及び光通信ネークワークにおける伝送路切替
器、外部変調器などへの応用がある。この光方向性結合
器からなる導波型光スイッチ・変調器において、光路を
スイッチまたは光を変調するための制御信号が印加され
る制御電極（今後電極と呼ぶ）は、通常光方向性結合器
を構成する光導波路上に設置される。電極材料は金属及
び導電性のある透明材料を用いる。電極材料として金属
を用いるもの（以後金属電極と呼ぶ）は、光スイッチ・
変調器を電界成分が基板に垂直な偏光モード（ＴＭモー
ド）で動作させる場合、金属による光の吸収を防ぐため
に、光導波路と金属電極の間に基板より屈折率が低く、
かつ光の吸収が少ない光学的なバッファ１１ｉ１を施す
。このバッフ７層は５ｉＯｚ、 Ｓｉｓ Ｎ４．５ｉＯ
Ｎｘ、 Ａｂｏｓなどが用いらえる。一方、導電性がお
る透明材料を用いた電極（以後透明電極と呼ぶ）はその
屈折率が低ければ、前記バッファ層は必要とせず電極を
光導波路上に直接形成することができる。透明材料には
ＩＴＯがある、 金属電極及び透明電極はその動作中、湿気、ホコリ、温
度変化などの外部環境の影響により電極自体の破壊や劣
化などが生じ、光スイッチ・変調器の動作不良が発生す
るため電極を外部環境から保護するために電極を覆うパ
ッシベーション膜を施す場合がある。これらの電極の構
造を第３図及び第４図を参照して説明する。
第３図（ａ）、 （ｂ）は、光方向性結合器４から成る
光スイッチ・変調器において金属電極６を用いた構造の
断面図であり、金属電極６と光方向性結合器４の間にバ
ッファ層５が設けである。第３図（ａ）はバッファ層５
をＬｉＮｂ３基板１の全面に施した場合であり、第３図
（ｂ）はバッファ層５を金属電極６の領域のみに施した
場合である。
光スイッチ・変調器において金属電極６を用いた構造の
断面図であり、金属電極６と光方向性結合器４の間にバ
ッファ層５が設けである。第３図（ａ）はバッファ層５
をＬｉＮｂ３基板１の全面に施した場合であり、第３図
（ｂ）はバッファ層５を金属電極６の領域のみに施した
場合である。
第４図は、光方向性結合器４から成る光スイッチ・変調
器において透明電極７を用いた構造の断面図である。第
３図、第４図のそれぞれの電極はパッシベーション膜８
で覆われている。
器において透明電極７を用いた構造の断面図である。第
３図、第４図のそれぞれの電極はパッシベーション膜８
で覆われている。
第３図（ｂ）において、バッファ層５を金属電極６の領
域のみに施すのは金属電極６に直流電圧バイアスを印加
した場合にスイッチング電圧のシフト（今後ＤＣドリフ
トと呼ぶ）が生じるのを低減させるためである。すなわ
ち、前記ＤＣドリフトの主要因は、金属電極６に直流電
圧バイアスを印加した場合のバッファ層５内の正負イオ
ンの移動によるものであり、第３図（ａ）の構造では前
記正負イオンの移動が顕著に現われるのに対し、第３図
（ｂ）では１対の金属電極６０間の前記正負イオンの移
動はなく、Ｌ １Ｎｂｏ ｓ基板１と金属電極６の間の
前記正負イオンの移動のみに抑えられるため、ＤＣドリ
フトは低減される。一方、第４図に示す透明電極７を用
いた構造ではＤＣドリフトの主要因であるバッファ層が
不要なためＤＣドリフトは回避される。これらの電極構
造において、電極６，７はその動作中湿気、ホコリ、温
度変化などの外部環境の影響により電極自体の破壊や劣
化などが生じ、光スイッチ・変調器の動作不良が発生す
る。
域のみに施すのは金属電極６に直流電圧バイアスを印加
した場合にスイッチング電圧のシフト（今後ＤＣドリフ
トと呼ぶ）が生じるのを低減させるためである。すなわ
ち、前記ＤＣドリフトの主要因は、金属電極６に直流電
圧バイアスを印加した場合のバッファ層５内の正負イオ
ンの移動によるものであり、第３図（ａ）の構造では前
記正負イオンの移動が顕著に現われるのに対し、第３図
（ｂ）では１対の金属電極６０間の前記正負イオンの移
動はなく、Ｌ １Ｎｂｏ ｓ基板１と金属電極６の間の
前記正負イオンの移動のみに抑えられるため、ＤＣドリ
フトは低減される。一方、第４図に示す透明電極７を用
いた構造ではＤＣドリフトの主要因であるバッファ層が
不要なためＤＣドリフトは回避される。これらの電極構
造において、電極６，７はその動作中湿気、ホコリ、温
度変化などの外部環境の影響により電極自体の破壊や劣
化などが生じ、光スイッチ・変調器の動作不良が発生す
る。
このため電極６，７を外部環境から保護するため電極を
覆うパッシベーション膜８を施すことがある。パッシベ
ーション膜８に望まれることは、第一ニパッシベーショ
ン膜８自体が極めて低い不純物製置をもつこと、すなわ
ち、不純物濃度が高ければ前記ＤＣドリフトの発生を促
進してしまう。
覆うパッシベーション膜８を施すことがある。パッシベ
ーション膜８に望まれることは、第一ニパッシベーショ
ン膜８自体が極めて低い不純物製置をもつこと、すなわ
ち、不純物濃度が高ければ前記ＤＣドリフトの発生を促
進してしまう。
第二にバッシベーシヲン膜８自体の絶縁破壊電圧が高い
こと、すなわち、第３図、第４図における金属￥／Ｌ極
６．透明電極７それぞれにおいて、一対の電極６，７０
間の距離、すなわち、光方向性結合器４０２本の導波路
の間隔数μ？ＦＬＫ対して直流電圧バイアス１００Ｖ近
くを必要とするとき、絶縁破壊電圧が低いと電極自体が
絶縁破壊を発生する。
こと、すなわち、第３図、第４図における金属￥／Ｌ極
６．透明電極７それぞれにおいて、一対の電極６，７０
間の距離、すなわち、光方向性結合器４０２本の導波路
の間隔数μ？ＦＬＫ対して直流電圧バイアス１００Ｖ近
くを必要とするとき、絶縁破壊電圧が低いと電極自体が
絶縁破壊を発生する。
前述した様に、パッシベーション膜を適用した従来の光
スイッチ・変調器では、パッシベーション膜の特性によ
りＤＣドリフト、電極寿命が決定されるため、常に高い
信頼性を得るのは困難である。
スイッチ・変調器では、パッシベーション膜の特性によ
りＤＣドリフト、電極寿命が決定されるため、常に高い
信頼性を得るのは困難である。
本発明の目的は、高信頼の光スイッチ・変調器を与える
ことＫらる。
ことＫらる。
本発明は、基板に形成された互いに近接した２本の光導
波路からなる光方向性結合器と、前記２本の光導波路上
にそれぞれ形成された制御電極とそれを覆うパッシベー
ション膜からなる光スイッチ・変調器において、すくな
くとも前記近接した２本の光導波路の間の領域が前記近
接した２本の光導波路の間の領域が前記近接した２本の
光導波路表面より凸部にせしめ、かつ、前記パッシベー
ション膜を前記凸部を介して分断せしめたことを特徴と
する。
波路からなる光方向性結合器と、前記２本の光導波路上
にそれぞれ形成された制御電極とそれを覆うパッシベー
ション膜からなる光スイッチ・変調器において、すくな
くとも前記近接した２本の光導波路の間の領域が前記近
接した２本の光導波路の間の領域が前記近接した２本の
光導波路表面より凸部にせしめ、かつ、前記パッシベー
ション膜を前記凸部を介して分断せしめたことを特徴と
する。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例に係る方向
性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図であり、
ＬｉＮｂ０ｇ基板１を用い、電極形成領域以外をすべて
ＬｉＮｂＯ３凸部とした場合、すなわちＬｉＮｂＯ３基
板に溝を形成し、その中に電極を形成した構造を示して
いる。光方向性結合器４を構成する光導６一 波路はＴｉを熱拡散して形成した。ＬｉＮｂＯ３基板自
体の絶縁破壊電圧はおよそ１００Ｖ／μｍであるため、
電極間の絶縁層として優れた特性をもつ。例えば電極間
の距離Ｗを５μｍとすると、この時の絶縁破壊電圧は数
百Ｖ以上となる。この値は、光スイッチ・変調器にとっ
て実用上充分である。
性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図であり、
ＬｉＮｂ０ｇ基板１を用い、電極形成領域以外をすべて
ＬｉＮｂＯ３凸部とした場合、すなわちＬｉＮｂＯ３基
板に溝を形成し、その中に電極を形成した構造を示して
いる。光方向性結合器４を構成する光導６一 波路はＴｉを熱拡散して形成した。ＬｉＮｂＯ３基板自
体の絶縁破壊電圧はおよそ１００Ｖ／μｍであるため、
電極間の絶縁層として優れた特性をもつ。例えば電極間
の距離Ｗを５μｍとすると、この時の絶縁破壊電圧は数
百Ｖ以上となる。この値は、光スイッチ・変調器にとっ
て実用上充分である。
第１図（ａ）はＬ ｉＮｂ ０３凸部３と電極２とが互
いに接触した場合であり、第１図（ｂ）はＬｉＮｂＯ３
凸部３と電極２が互いに接触しないように形成した場合
であり光スイッチ・変調器の構成上どちらでも良いが、
スイッチング電圧、変調電圧の点からは第１図（ｂ）の
方が良い。すなわち、誘電率の高いＬｉＮｂＱ基板１に
接触しない方が電界の有効利用ができるためである。
いに接触した場合であり、第１図（ｂ）はＬｉＮｂＯ３
凸部３と電極２が互いに接触しないように形成した場合
であり光スイッチ・変調器の構成上どちらでも良いが、
スイッチング電圧、変調電圧の点からは第１図（ｂ）の
方が良い。すなわち、誘電率の高いＬｉＮｂＱ基板１に
接触しない方が電界の有効利用ができるためである。
第１図（ａ）、 （ｂ）に示す様に、ＬｉＮｂＯ３凸部
３でパッシベーション膜８を分断スると、パッシベーシ
ョン膜の不純物濃度によらず、電圧印加時に電極間の正
負イオンの移動はＬｉＮｂＯ３凸部３で遮断されるため
ＤＣドリフトは発生しない。また、パッシベーション膜
８の絶縁破壊電圧の大きさによらず電極はＬｉＮｂＯ３
凸部で絶縁されているため常に安定な動作を得る。つま
り、パッシベーション膜８は湿気、ホコリなどの外部環
境から電極を保護するためのものであり、ＤＣドリフト
、電極の絶縁破壊ＫＨ何らの悪影響を与えず、ＤＣドリ
フト電極の絶縁破壊防止のためＫは常に基板の一部であ
るＬ ｉＮｂ Ｏｓ凸部３が寄与する。つまり、本構造
をとればパッシベーション膜の特性によらずＤＣドリフ
ト及び電極の絶縁破壊のない極めて高い信頼性を持つ光
スイッチ・変調器を得ることができる。
３でパッシベーション膜８を分断スると、パッシベーシ
ョン膜の不純物濃度によらず、電圧印加時に電極間の正
負イオンの移動はＬｉＮｂＯ３凸部３で遮断されるため
ＤＣドリフトは発生しない。また、パッシベーション膜
８の絶縁破壊電圧の大きさによらず電極はＬｉＮｂＯ３
凸部で絶縁されているため常に安定な動作を得る。つま
り、パッシベーション膜８は湿気、ホコリなどの外部環
境から電極を保護するためのものであり、ＤＣドリフト
、電極の絶縁破壊ＫＨ何らの悪影響を与えず、ＤＣドリ
フト電極の絶縁破壊防止のためＫは常に基板の一部であ
るＬ ｉＮｂ Ｏｓ凸部３が寄与する。つまり、本構造
をとればパッシベーション膜の特性によらずＤＣドリフ
ト及び電極の絶縁破壊のない極めて高い信頼性を持つ光
スイッチ・変調器を得ることができる。
第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明のもう１つの実施例に
係る方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図
であり、電極の間の領域のみをＬｉＮｂＯ３凸部とした
場合を示している。原理及び効果は第１図で説明したも
のと同じであり、第２図（ａ）（ｂ）のそれぞれの違い
も第１図（ａ）（ｂ）の違いと同じである。
係る方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図
であり、電極の間の領域のみをＬｉＮｂＯ３凸部とした
場合を示している。原理及び効果は第１図で説明したも
のと同じであり、第２図（ａ）（ｂ）のそれぞれの違い
も第１図（ａ）（ｂ）の違いと同じである。
以上説明したように本発明による構造を用いれば、光ス
イッチ・変調器は外部環境の影響や通常用いられる印加
電圧の大きさによらず、かつパッシベーション膜の特性
にかかわらず、ＤＣドリフト、電極破壊等の光スイッチ
・変調器の動作不良を起こすことなく、常圧安定した動
作上行なえる極めて高信頼な光スイッチ・変調器を得る
ことができる。
イッチ・変調器は外部環境の影響や通常用いられる印加
電圧の大きさによらず、かつパッシベーション膜の特性
にかかわらず、ＤＣドリフト、電極破壊等の光スイッチ
・変調器の動作不良を起こすことなく、常圧安定した動
作上行なえる極めて高信頼な光スイッチ・変調器を得る
ことができる。
また、本発明の構造において、電極はバッファ層を用い
る金属電極また透明電極どちらでも同一の効果が得られ
るのは明らかであり、導電性高分子を用いた電極でもよ
く、限定されるものではない。
る金属電極また透明電極どちらでも同一の効果が得られ
るのは明らかであり、導電性高分子を用いた電極でもよ
く、限定されるものではない。
光導波路はＴｉ拡散によらず、ＬｉＮｂＯ５基板をつ息
香酸やピロ燐鋤に加熱浸漬してブトロン交換により形成
する等どのような方法で形成してもよい。また基板はＬ
ｉＮｂＯ３に限らず半導体を用いてもよい。半導体基板
を用いた場合、光導波路は不純物拡散、埋め込み構造、
超格子構造等量も適当と思われるものを用いればよい。
香酸やピロ燐鋤に加熱浸漬してブトロン交換により形成
する等どのような方法で形成してもよい。また基板はＬ
ｉＮｂＯ３に限らず半導体を用いてもよい。半導体基板
を用いた場合、光導波路は不純物拡散、埋め込み構造、
超格子構造等量も適当と思われるものを用いればよい。
凸部は基板をエツチングして形成する以外、平坦な基板
面に絶縁破壊電圧の高い誘電体等を堆積して形成した構
造としてもよい。
面に絶縁破壊電圧の高い誘電体等を堆積して形成した構
造としてもよい。
以上説明したように、本発明によれば基板に形成した光
方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器において、す
くなくとも光方向性結合器を形成する近接した２本の光
導波路上にそれぞれ設置された制御電極の間すなわち、
近接した２本の光導波路の間の領域が七〇光導波路表面
より凸状態にし、かつ凸状態にした部位でパッシベーシ
ョン膜を分断させることにより、外部環境の影響や通常
用いられる印加電圧の大きさによらず、かつ、パッシベ
ーション膜の特性にかかわらずＤＣドリフト、電極破壊
等の光スイッチ・変調器の動作不良を起こすことなく、
常に安定した動作を行なえる極めて冒信願な光スイッチ
・変調器を得ることができる。
方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器において、す
くなくとも光方向性結合器を形成する近接した２本の光
導波路上にそれぞれ設置された制御電極の間すなわち、
近接した２本の光導波路の間の領域が七〇光導波路表面
より凸状態にし、かつ凸状態にした部位でパッシベーシ
ョン膜を分断させることにより、外部環境の影響や通常
用いられる印加電圧の大きさによらず、かつ、パッシベ
ーション膜の特性にかかわらずＤＣドリフト、電極破壊
等の光スイッチ・変調器の動作不良を起こすことなく、
常に安定した動作を行なえる極めて冒信願な光スイッチ
・変調器を得ることができる。
第１図（ａ）、 （ｂ）、第２図（ａ）、 （ｂ）は本
発明の一実施例の光スイツチ・変調器の断面図、第３図
ｔａｇ、 （ｂ）第４図は従来例の光スイッチ・変調器
における光スイッチ・変調器の断面図である。 １・・・・・・ＬｉＮｂＯ３基板、２・・・・・・制御
電極、３・・・・・・ＬｉＮｂＯ５凸部、４・・・−・
・光方向性結合器、５・・・・・・バッファｊ輌、６・
・・・・・金属電極、７・・・・・・透明電極、８・・
・・・・パッシベーション膜。 代理人 弁理士 内 原 晋 αＤ ＝ 盟 Ｑ） ！− い − へ 寸 吻 ＼−）
発明の一実施例の光スイツチ・変調器の断面図、第３図
ｔａｇ、 （ｂ）第４図は従来例の光スイッチ・変調器
における光スイッチ・変調器の断面図である。 １・・・・・・ＬｉＮｂＯ３基板、２・・・・・・制御
電極、３・・・・・・ＬｉＮｂＯ５凸部、４・・・−・
・光方向性結合器、５・・・・・・バッファｊ輌、６・
・・・・・金属電極、７・・・・・・透明電極、８・・
・・・・パッシベーション膜。 代理人 弁理士 内 原 晋 αＤ ＝ 盟 Ｑ） ！− い − へ 寸 吻 ＼−）
Claims (1)
- 基板に形成された互いに近接した２本の光導波路から
なる光方向性結合器と、前記２本の光導波路上にそれぞ
れ形成された制御電極と、前記制御電極を覆うパッシベ
ーション膜からなる光スイッチ・変調器において、すく
なくとも前記近接した２本の光導波路の間の領域が前記
近接した２本の光導波路表面より凸部にせしめ、かつ、
前記パッシベーション膜を前記凸部を介して分断せしめ
たことを特徴とする光スイッチ・変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646088A JP2621313B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 光スイッチ・変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646088A JP2621313B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 光スイッチ・変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238623A true JPH01238623A (ja) | 1989-09-22 |
| JP2621313B2 JP2621313B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=13316404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6646088A Expired - Lifetime JP2621313B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 光スイッチ・変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621313B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04104221A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-06 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 光導波路型変調器 |
| JPH10274758A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
| KR100330095B1 (ko) * | 1998-06-22 | 2003-01-15 | 삼성전자 주식회사 | 수직 배향 비틀린 네마틱 액정 표시 장치 |
| US7394950B2 (en) | 2006-08-21 | 2008-07-01 | Fujitsu Limited | Optical modulator |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6646088A patent/JP2621313B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04104221A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-06 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 光導波路型変調器 |
| JPH10274758A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
| KR100330095B1 (ko) * | 1998-06-22 | 2003-01-15 | 삼성전자 주식회사 | 수직 배향 비틀린 네마틱 액정 표시 장치 |
| US7394950B2 (en) | 2006-08-21 | 2008-07-01 | Fujitsu Limited | Optical modulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2621313B2 (ja) | 1997-06-18 |
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